噴動床內(nèi)流動特性LBM-DEM耦合數(shù)值模擬.pdf

1、噴動床具有氣、固接觸和傳熱效率高、流形簡單、操作壓降低、便于處理熱敏物質(zhì)等優(yōu)點。開展對噴動床內(nèi)氣固兩相流的研究，對于噴動床的設(shè)計和研究具有重要意義。數(shù)值模擬有效地克服了實驗方法成本較高，不能有效地從微觀角度揭示顆粒運動的內(nèi)在機理及理論分析模型建立復(fù)雜的缺點，成為研究噴動床內(nèi)顆粒流動特性的重要方法。
　　本文將格子Boltzmann方法與離散單元法相結(jié)合，氣相采用考慮孔隙率和氣固相對滑移速度對流場影響的修正的格子Boltzmann方

2、法求解，顆粒相采用離散單元法求解，氣固之間的耦合基于牛頓第三定律，并采用 Fortran語言編寫相關(guān)程序。采用編制的程序模擬了一股持續(xù)時間為0.006s的射流在鼓泡床中形成氣泡的演化過程，成功復(fù)現(xiàn)了單個氣泡的形成、長大、上升和破裂過程，并與相關(guān)文獻比較，驗證了程序和數(shù)值方法的正確性。然后模擬了噴動床中顆粒的流動過程，得到了流化過程序列圖、氣體和顆粒速度在床內(nèi)的分布、顆粒體積分?jǐn)?shù)沿床高和床寬的分布以及床內(nèi)顆粒的速度矢量。結(jié)果表明噴動床內(nèi)存

3、在強烈的顆粒內(nèi)循環(huán)現(xiàn)象，且隨著射流速度的增加，顆粒運動更加劇烈，床層高度增加。中間噴動區(qū)為稀相區(qū)，兩側(cè)環(huán)隙區(qū)為密相區(qū)，沿床高方向顆粒體積分?jǐn)?shù)逐漸減小。滯止區(qū)內(nèi)顆粒沒有矢量信息，幾乎不發(fā)生運動。最后模擬了噴動床中顆粒的混合和分離過程，得到了顆?；旌虾头蛛x序列圖、軸向與徑向混合的比較、風(fēng)速對混合和分離過程的影響以及顆粒密度對混合和分離過程的影響。結(jié)果表明軸向混合主要由于顆粒的上下?lián)Q位，徑向混合主要由于顆粒的左右換位，軸向的混合效果優(yōu)于徑向混